運(yùn)用計算機(jī)斷層掃描技術(shù)活體評估種公豬瘦肉率、脂肪率和肌內(nèi)脂肪含量

任志強(qiáng)，王晨陽，寇忠云，蔡瑞，楊公社，龐衛(wèi)軍

運(yùn)用計算機(jī)斷層掃描技術(shù)活體評估種公豬瘦肉率、脂肪率和肌內(nèi)脂肪含量

西北農(nóng)林科技大學(xué)動物科技學(xué)院/動物脂肪沉積與肌肉發(fā)育實(shí)驗(yàn)室，陜西楊凌 712100

【目的】通過研究計算機(jī)斷層掃描（computed tomography，CT）技術(shù)在活體評估種公豬胴體與肉質(zhì)性狀中的準(zhǔn)確性，實(shí)現(xiàn)對表型組進(jìn)行智能測定，為種豬的選育和精細(xì)化飼養(yǎng)管理提供技術(shù)參數(shù)。【方法】選擇體重相近（（42.02±1.05）kg）、健康狀況良好的杜洛克公豬40頭，饑餓處理24 h后，采取耳緣靜脈注射麻醉劑，實(shí)行全身性麻醉。將豬只按照頭前尾后俯臥姿勢置于CT掃描床上，通過16排螺旋CT平掃獲取原始圖像序列。利用圖像處理技術(shù)對獲取的圖像進(jìn)行圖像薄層重建與去噪、圖像多平面重建和圖像分割，進(jìn)而對圖像進(jìn)行定量分析，并結(jié)合B超活體測定和屠宰測定評估了種公豬的胴體組成、背膘厚、眼肌深度、眼肌面積、胴體直長和胴體斜長等胴體性狀；以屠宰測定瘦肉率為因變量，CT活體測定背膘厚、眼肌深度、眼肌面積、胴體直長和胴體斜長為自變量，運(yùn)用偏最小二乘回歸分析構(gòu)建種豬胴體瘦肉率的預(yù)測模型；采用索氏提取法測定背最長肌、臀中肌和半膜肌樣品中肌內(nèi)脂肪（intramuscular fat，IMF）含量，并與CT活體評估對應(yīng)部位肌內(nèi)脂肪含量進(jìn)行相關(guān)性分析。【結(jié)果】在對CT活體評估與屠宰測定瘦肉率、脂肪率、骨率、皮率進(jìn)行相關(guān)性分析時發(fā)現(xiàn)，兩者之間的相關(guān)系數(shù)（）均達(dá)到0.85以上，呈強(qiáng)相關(guān)（＜0.01）；經(jīng)一元線性回歸分析，決定系數(shù)（2）分別為0.832、0.820、0.800和0.740。此外，CT活體評估與屠宰測定背膘厚、眼肌深度、胴體直長和胴體斜長無顯著差異（＞0.05）；在胸腰椎結(jié)合處（P2點(diǎn)）測量背膘厚時，B超活體測定與屠宰測定差異顯著（＜0.05），而CT活體評估與屠宰測定差異不顯著（＞0.05）。采用偏最小二乘法建立了預(yù)測種公豬胴體瘦肉率的回歸模型，其預(yù)測均方根誤差（root mean square error of prediction，RMSEP）和決定系數(shù)（2）分別為0.1472、0.983。進(jìn)一步通過CT評估肌內(nèi)脂肪含量，CT活體評估和屠宰測定背最長肌、臀中肌、半膜肌肌內(nèi)脂肪含量呈強(qiáng)相關(guān)（＜0.01），相關(guān)系數(shù)（）分別為0.837、0.815、0.786；一元線性回歸分析表明，CT活體評估和屠宰測定肌內(nèi)脂肪含量間存在極顯著的線性正相關(guān)（＜0.01）?！窘Y(jié)論】運(yùn)用CT技術(shù)可準(zhǔn)確活體測定種豬瘦肉率、脂肪率、骨率、背膘厚和眼肌深度等胴體性狀，以及肉質(zhì)指標(biāo)肌內(nèi)脂肪含量，為實(shí)現(xiàn)種豬性能的持續(xù)改良提供了技術(shù)支撐，從而更準(zhǔn)確地選擇相關(guān)性狀。

計算機(jī)斷層掃描；種公豬；活體評估；胴體性狀；肉質(zhì)性狀

0 引言

【研究意義】種豬被稱為“豬芯片”，對種豬的選育在生豬生產(chǎn)中至關(guān)重要[1]。選育優(yōu)良種豬的基礎(chǔ)是準(zhǔn)確獲取豬的重要經(jīng)濟(jì)性狀數(shù)據(jù)，而國內(nèi)長期以來對進(jìn)口種豬的依賴，大大阻礙了我國種豬性狀測定技術(shù)的發(fā)展。因此，通過研發(fā)新的活體性狀測定技術(shù)來提高種豬性能測定的精確度對良種繁育體系建設(shè)具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。【前人研究進(jìn)展】二十世紀(jì)八十年代初，國外畜牧工作者發(fā)現(xiàn)CT（computed tomography）是一種有價值的工具，預(yù)測可以用于連續(xù)進(jìn)行活體動物的身體成分估計，相關(guān)研究依次展開[2]。隨著CT設(shè)備和圖像分析領(lǐng)域的穩(wěn)步發(fā)展，在一些西方國家CT逐漸應(yīng)用于活畜和肉類測定中，以確定活體和胴體的身體成分以及肉品質(zhì)[3]。從2000年開始，挪威的商業(yè)綿羊育種計劃中，計算機(jī)斷層掃描已用于活體估計胴體的重量和組成[4-5]。為了評估兩個不同綿羊品種的胴體性狀，LAMBE等[6]采用了活體動物視頻圖像分析、超聲和計算機(jī)斷層掃描等三種方法，發(fā)現(xiàn)與其他兩種方法相比較，雖然CT使用價格更高，但卻是活體預(yù)測綿羊脂肪和肌肉總重量的最佳方法，以此可以帶來最大的經(jīng)濟(jì)效益。PICOUET等[7]報道，使用密度模型并結(jié)合CT進(jìn)行豬胴體的掃描，可以較好地預(yù)測豬的體重和瘦肉率。此外，LAMBE等[8]對平均體重為60、85和115 kg的活豬進(jìn)行CT掃描，研究低蛋白日糧對瘦肉型豬的影響，發(fā)現(xiàn)CT評估結(jié)果與胴體解剖測定結(jié)果高度相關(guān)，能夠有效地描述飼喂不同蛋白質(zhì)/氨基酸日糧方案后40—115 kg活豬的肌肉、脂肪、骨骼組成的變化。另外一方面，近幾十年來種豬選育過程中過度追求瘦肉率導(dǎo)致肌內(nèi)脂肪含量偏低，影響肉的口感和風(fēng)味，由此CT評估豬肌內(nèi)脂肪含量也開始受到廣泛關(guān)注。對屠宰后的豬肉進(jìn)行CT掃描來評估背最長肌肌內(nèi)脂肪含量，結(jié)果顯示的是與評估牛肉肌內(nèi)脂肪含量類似，準(zhǔn)確性較高[9]。然而，對于活體上使用CT評估種豬肌內(nèi)脂肪含量的相關(guān)研究結(jié)果卻出現(xiàn)了分歧，KONGSRO等[10]和FONT-I-FURNOLS等[11]研究結(jié)果表明CT不能用于活體評估種豬肌內(nèi)脂肪含量，準(zhǔn)確性不高，而LAMBE等[8]的結(jié)果顯示對于不同生長階段的豬，CT都可以準(zhǔn)確地活體評估肌內(nèi)脂肪含量?！颈狙芯壳腥朦c(diǎn)】目前，應(yīng)用計算機(jī)斷層掃描技術(shù)活體評估種豬的經(jīng)濟(jì)性狀在我國畜牧業(yè)中處于發(fā)展初步階段，關(guān)于如何使用CT技術(shù)活體評估種公豬胴體和肉質(zhì)性狀尚沒有系統(tǒng)的研究，對其深入探索就顯得尤為重要。本研究選取終端父本杜洛克種公豬，利用CT進(jìn)行掃描并結(jié)合圖像分析技術(shù)評估種豬胴體和肉質(zhì)性狀。【擬解決的關(guān)鍵問題】基于計算機(jī)斷層掃描設(shè)備和圖像處理手段，建立種豬胴體組成、肌內(nèi)脂肪含量等重要經(jīng)濟(jì)性狀活體精準(zhǔn)測定技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對表型組進(jìn)行智能測定，為種豬的選育和精細(xì)化飼養(yǎng)管理提供技術(shù)參數(shù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)時間和地點(diǎn)

試驗(yàn)于2020年9月在四川成都瑞派寵物醫(yī)院（華茜高新醫(yī)院）進(jìn)行豬CT活體掃描，隨后在四川王一食品有限公司進(jìn)行B超測定和屠宰采樣。試驗(yàn)于2020年10月至2021年3月在陜西楊凌康復(fù)醫(yī)院和西北農(nóng)林科技大學(xué)動物科技學(xué)院完成數(shù)據(jù)分析。

1.2 試驗(yàn)動物

試驗(yàn)豬購買于四川彭州金豬農(nóng)業(yè)開發(fā)有限公司，體重為（42.02±1.05）kg的杜洛克公豬40頭。

1.3 豬只麻醉與CT掃描

豬只麻醉及CT掃描操作在四川成都瑞派寵物醫(yī)院（華茜高新醫(yī)院）進(jìn)行。豬在麻醉前進(jìn)行稱重、編號及饑餓處理（斷料不斷水）。饑餓處理24 h后，實(shí)行全身性麻醉。采取耳緣靜脈注射麻醉劑，丙泊酚和舒泰2﹕1配伍（0.6—0.7 mL·kg-1）。

豬的活體計算機(jī)斷層掃描采用美國GE公司Brivo CT 385 Series 16排螺旋CT，掃描方法為平掃，掃描參數(shù)設(shè)置為：管電壓120 kV，管電流180 mA，層厚3.75 mm，層間距3.75 mm，體位為俯臥位[12]。豬進(jìn)入麻醉狀態(tài)后，按照頭前尾后俯臥姿勢置于CT掃描床上，并調(diào)整豬體姿勢，使脊柱正中線與CT紅外定位線重合。掃描采用三段式掃描：頭段、胸腰段和臀部掃描。先掃描定位像，確定掃描范圍后進(jìn)行序列掃描，獲取的不同部位橫斷面圖像見圖1。

A. 頭部；B. 頸部；C. 胸部；D. 腰部；E. 臀部 A. Head; B. Neck; C. Chest; D. Loin; E. Buttocks

1.4 CT圖像處理

1.4.1 CT圖像薄層重建與去噪 CT掃描儀生成DICOM格式的原始圖像，初始薄層掃描設(shè)置的層厚為3.75 mm。在GE影像工作站中選擇需要重建的原始序列，點(diǎn)擊創(chuàng)建新的序列，設(shè)置層厚為0.625 mm，重建方式為stnd（standard）。在重建模式中打開IQ Enhance，減少薄層圖像導(dǎo)致的螺旋偽影。最后設(shè)置重建算法ASIR（adaptive statistical iterative reconstruction）的權(quán)重為50%，降低圖像噪聲。原始圖像薄層重建與去噪后生成的圖像見圖2。

圖2 圖像后重建與去噪

1.4.2 CT圖像多平面重建 選擇薄層重建后的序列，進(jìn)入圖像后處理界面，使用多平面重建技術(shù)（multi-planar reconstruction，MPR），重建出矢狀面和冠狀面圖像（圖3）。

1.4.3 CT圖像分割 選擇薄層重建圖像序列，首先對CT床體去除。然后，逐層面去除各部位內(nèi)臟區(qū)域。通過閾值分割法，將骨骼分離，隨后分離脂肪。剩余皮膚與肌肉密度相近，再通過Segment工具整體分割出肌肉，余下部分為皮膚。CT圖像分割示意圖見圖4。

A. 多平面重建；B. 橫斷面；C. 矢狀面；D. 冠狀面

A. 原始CT圖像；B. 去除床體；C. 去除內(nèi)臟；D. 骨骼；E. 脂肪；F. 肌肉與皮膚；G. 肌肉；H. 皮膚

1.5 CT測定豬胴體性狀

對于胴體組成成分的評估，使用體積測定工具，先后點(diǎn)擊相應(yīng)視窗，記錄圖像分割后各組成成分的體積，由體積與密度的乘積得到重量并計算出各成分占比[13]。然后選擇薄層重建后的序列，進(jìn)行圖像的多平面重建或三維重建。最后借助于測定距離、測定面積工具，在二維或三維結(jié)構(gòu)中測量兩點(diǎn)間距離、感興趣區(qū)域面積，依次測定背膘厚、眼肌深度和眼肌面積、胴體直長與胴體斜長等指標(biāo)。

1.6 CT測定豬肌內(nèi)脂肪含量

肌內(nèi)脂肪含量測定在GE影像工作站進(jìn)行。選擇薄層圖像序列，進(jìn)入圖像后處理界面后調(diào)整左上視窗顯示模式為X-Section，在橫斷面視窗中調(diào)整圖像層面，結(jié)合矢狀面視窗和冠狀面視窗定位到倒數(shù)3—4肋骨處背最長肌、臀中肌、半膜肌對應(yīng)的層面（圖5）。然后，在該橫斷面層面上勾畫感興趣區(qū)域（ROI）。最后在X- Section視窗中調(diào)整感興趣區(qū)的閾值范圍，獲取的脂肪面積與感興趣區(qū)域面積的比例即肌內(nèi)脂肪含量（圖6）[14]。

A. 背最長?。籅. 臀中?。籆. 半膜肌 A. Longissimus thoracis; B. Gluteus medius; C. Semimembranosus

A. 選擇感興趣區(qū)域；B. 測定結(jié)果示意圖 A. Select the region of interest; B. Diagram of measurement results

1.7 B超測定豬背膘厚與眼肌深度

屠宰前，采用便攜式B超（DW-580）測定豬肩部最厚處、胸腰椎結(jié)合處、腰薦椎結(jié)合處和倒數(shù)3—4肋骨處等4點(diǎn)背膘厚；倒數(shù)3—4肋骨處眼肌深度[15]。以脂肪與肌肉界線為起點(diǎn)，垂直向下直至兩肋骨間肌肉最深處即為眼肌深度（背膘厚評定標(biāo)準(zhǔn)包括3點(diǎn)測定，即肩部最厚處、胸腰椎結(jié)合處、腰薦椎結(jié)合處；或一點(diǎn)測定，即倒數(shù)3—4肋骨處，因此本試驗(yàn)選取了上述4個部位）。

1.8 屠宰測定豬胴體性狀

CT掃描和B超測定完成后將40頭豬進(jìn)行屠宰，經(jīng)24 h排酸處理后將胴體瘦肉、脂肪、骨骼、皮膚分別剝離稱重，并計算瘦肉率、脂肪率、骨率和皮率[16]。分別使用游標(biāo)卡尺、硫酸紙和皮尺測定屠宰后實(shí)際背膘厚、眼肌深度和眼肌面積、胴體直長和胴體斜長[17]。

1.9 屠宰測定肌內(nèi)脂肪含量

在豬屠宰后45—60 min內(nèi)，切取倒數(shù)3—4肋骨間背最長肌、臀中肌、半膜肌作為樣本，采用索氏抽提法測定不同肌肉肌內(nèi)脂肪含量，測定步驟參照文獻(xiàn)[18]。

1.10 數(shù)據(jù)分析

試驗(yàn)數(shù)據(jù)用Microsoft Excel 365作初步整理，然后使用SPSS 26.0 軟件進(jìn)行分析。數(shù)據(jù)分析時先檢查數(shù)據(jù)的正態(tài)性（Shapiro-Wilk檢驗(yàn)）和方差的齊次性（Levene檢驗(yàn)），對于不符合的數(shù)據(jù)進(jìn)行反正弦轉(zhuǎn)換以滿足參數(shù)假設(shè)，隨后進(jìn)行獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)或單因素方差分析。相關(guān)分析采用Pearson相關(guān)分析。分別以CT活體評估胴體組成、肌內(nèi)脂肪含量為自變量，屠宰測定胴體組成、肌內(nèi)脂肪含量為因變量，進(jìn)行回歸分析并建立線性模型。結(jié)果以平均值±標(biāo)準(zhǔn)差（Mean±SD）表示，*表示差異顯著，**表示差異極顯著。

建立胴體瘦肉率多元線性回歸模型。因變量為實(shí)測瘦肉率，自變量為CT活體測定背膘厚、眼肌深度、眼肌面積、胴體直長和胴體斜長。使用R語言進(jìn)行偏最小二乘回歸（partial least square regression，PLS）分析，具體代碼略。

2 結(jié)果

2.1 CT評估豬胴體組成

由表1可知，CT評估和屠宰實(shí)測胴體組成瘦肉率、脂肪率、骨率、皮率的相關(guān)系數(shù)（）均大于0.85。一般認(rèn)為相關(guān)系數(shù)（）的絕對值在0.7以上為強(qiáng)相關(guān)，說明CT評估胴體組成與屠宰測定相關(guān)性為強(qiáng)相關(guān)，相關(guān)性均達(dá)到極顯著水平（＜0.01）。

如圖7所示，對CT評估和屠宰實(shí)測胴體組成瘦肉率、脂肪率、骨率、皮率進(jìn)行一元線性回歸分析。決定系數(shù)（2）均達(dá)0.7以上，表明活體CT評估和屠宰胴體組成間存在極顯著的線性正相關(guān)（＜0.01）。

表1 CT活體測定胴體組成與屠宰真實(shí)值的相關(guān)性

同行數(shù)據(jù)肩標(biāo)，*表示差異顯著（＜0.05），**表示差異極顯著（＜0.01）。下同

In the same row, * mean significant difference (＜0.05), ** mean extremely significant difference (＜0.01). The same as below

2.2 CT評估豬背膘厚

使用二維測距離工具在CT橫斷面圖像上測定所選部位距離背中線4—6 cm處背膘厚，示意圖如圖8-A所示。由圖8-B可知，CT和B超在測定肩部最厚處（P1點(diǎn)）背膘時，與屠宰實(shí)測差異顯著（＜0.05），同時CT測定值高于B超，兩者之間存在顯著差異（＜0.05）。此外，在胸腰椎結(jié)合處（P2點(diǎn)）測量時，B超與屠宰實(shí)測差異顯著（＜0.05），而CT與屠宰實(shí)測差異不顯著（＞0.05）。由此可見，通過CT活體測定背膘厚較B超測定準(zhǔn)確性高。

2.3 CT評估豬眼肌深度與眼肌面積

眼肌深度和眼肌面積分別通過二維測距離和測面積工具測量，由圖9-A可知，在測定倒數(shù)3—4肋骨處眼肌深度時，B超與CT、屠宰實(shí)測均差異顯著（＜0.05），而CT與屠宰實(shí)測差異不顯著（＞0.05）。由圖9-B可知，在測定倒數(shù)3—4肋骨處眼肌面積時，CT測定值顯著高于屠宰實(shí)測（＜0.05）。

2.4 CT評估豬胴體直長與胴體斜長

胴體直長和胴體斜長以二維橫斷面圖像三維重建后借助于三維測距離工具測量，由圖10可知，使用CT活體評估胴體直長、胴體斜長與屠宰實(shí)測差異不顯著（＞0.05），這說明CT在測定胴體長時準(zhǔn)確性較高，可以用于生產(chǎn)實(shí)踐。

2.5 胴體瘦肉率預(yù)測模型構(gòu)建

以豬瘦肉率屠宰實(shí)測值為因變量，CT測定背膘厚、眼肌深度、眼肌面積、胴體直長和胴體斜長為自變量，經(jīng)偏最小二乘回歸分析，得到活體預(yù)測胴體瘦肉率的回歸方程。預(yù)測均方根誤差（RMSEP）為0.1472，決定系數(shù)（2）為0.983。

圖7 CT評估與實(shí)測胴體組成的回歸分析

A. 背膘厚測定示意圖；B. 背膘厚測定結(jié)果 A. Diagram of backfat thickness determination; B. Backfat thickness measurement results

預(yù)測回歸模型為：y=56.0691-0.1330x1-0.0346x2- 0.4554x3-0.1478x4+0.0406x5+0.0739x6+0.0631x7+0.0838x8

式中，y為預(yù)測的胴體瘦肉率，x1為肩部最厚處背膘厚，x2為倒數(shù)3—4肋骨處背膘厚，x3為胸腰椎結(jié)合處背膘厚，x4為腰薦椎結(jié)合處背膘厚，x5為倒數(shù)3—4肋骨處眼肌深度，x6為倒數(shù)3—4肋骨處眼肌面積，x7為胴體直長，x8為胴體斜長。

2.6 CT評估豬肌內(nèi)脂肪含量

由表2可知，CT評估和屠宰實(shí)測背最長肌、臀中肌、半膜肌肌內(nèi)脂肪含量的相關(guān)系數(shù)（）均大于0.75，說明CT評估肌內(nèi)脂肪含量與屠宰測定相關(guān)性為強(qiáng)相關(guān)，相關(guān)性達(dá)到極顯著水平（＜0.01）。

如圖11所示，對CT評估和屠宰實(shí)測背最長肌、臀中肌、半膜肌肌內(nèi)脂肪含量進(jìn)行了一元線性回歸分析。決定系數(shù)（2）均達(dá)0.6以上，表明活體CT評估和屠宰測定肌內(nèi)脂肪含量間存在極顯著的線性正相關(guān)（＜0.01）。

A. 眼肌深度；B. 眼肌面積 A. Eye muscle depth; B. Eye muscle area

A. 胴體直長；B. 胴體斜長 A. Carcass straight length; B. Carcass sloping length

圖11 CT與實(shí)測肌內(nèi)脂肪含量間的回歸分析比較

Fig.11 Regression analysis of CT and actual intramuscular fat content

表2 CT活體測定肌內(nèi)脂肪含量與屠宰真實(shí)值的相關(guān)性

3 討論

3.1 CT評估豬胴體組成

種豬胴體性狀具有高遺傳力，胴體瘦肉率作為評價胴體性狀的一項重要指標(biāo)，對種豬的選育意義重大，也與豬場的經(jīng)濟(jì)效益密切相關(guān)，因而必須提高種豬胴體瘦肉率活體測定技術(shù)的準(zhǔn)確性[19]。ROMVáRI等[20]以60頭豬的左半胴體為測定對象，通過CT掃描和屠宰實(shí)測，發(fā)現(xiàn)該方法測定豬胴體瘦肉率的誤差不高于解剖誤差。此外，CARABúS等[21]用CT分析活豬來評估體重分別為30、70、100和120 kg時三種遺傳類型的豬身體成分的變化，結(jié)果證實(shí)計算機(jī)斷層掃描適合評估活豬的身體成分，準(zhǔn)確性較高。本研究借助CT掃描技術(shù)獲取種豬活體掃描圖像，以此來評估胴體組成。CT評估和屠宰實(shí)測胴體組成的相關(guān)系數(shù)（）和決定系數(shù)（2）分別達(dá)到0.85以上和0.7以上，故CT可以準(zhǔn)確評估種豬瘦肉率、脂肪率、骨率和皮率，這與上述國外學(xué)者的研究結(jié)果相一致。近幾年國內(nèi)也開始探索計算機(jī)斷層掃描評估種豬的胴體組成，汪杰[13]使用圖像分割技術(shù)預(yù)測了種豬CT圖像中的瘦肉率、脂肪率和骨率，發(fā)現(xiàn)和美國公司評估所提供的結(jié)果存在一定差異，說明CT掃描后圖像處理的方法對結(jié)果的準(zhǔn)確性也有影響。因此，CT活體評估種豬胴體組成時，需要研發(fā)出準(zhǔn)確性較高的配套處理軟件，從而保證獲取數(shù)據(jù)的有效性。基于CT設(shè)備的口徑限制，本研究選用的是40 kg左右的杜洛克公豬，與實(shí)際生產(chǎn)屠宰110 kg左右豬進(jìn)行胴體性狀測定之間存在差異，采用更大容量的CT設(shè)備對體重為110 kg左右的豬只進(jìn)行評估的工作值得進(jìn)一步研究。

3.2 CT評估豬背膘厚、眼肌深度與眼肌面積

豬的活體背膘厚度、眼肌面積與胴體瘦肉率呈高度遺傳相關(guān)[22-23]。目前，在生豬生產(chǎn)中使用B超技術(shù)來測量豬的背膘厚和眼肌面積。然而，B超測定的準(zhǔn)確性與測定人員和設(shè)備都有關(guān)，其結(jié)果和實(shí)測之間容易產(chǎn)生較大誤差[24]。在本研究中對CT掃描后的橫斷面圖像進(jìn)行背膘厚、眼肌深度和眼肌面積的測定。在測量背膘厚方面，CT、B超與實(shí)測在肩部最厚處差異顯著，這是由于測定起點(diǎn)不同所導(dǎo)致的，豬的生理結(jié)構(gòu)背中線處背膘厚與距背中線4—6 cm處的邊膘厚存在一定差異。屠宰后實(shí)測的背膘厚是以背中線為起點(diǎn)，而本試驗(yàn)中CT測量選取的起點(diǎn)與B超測定一樣，即距離背中線4—6 cm[25]。同時，對于胸腰椎結(jié)合處（即最后肋骨處）的背膘厚，B超測定與屠宰測定差異顯著，但CT與實(shí)測差異不顯著，表明CT測定準(zhǔn)確性高于B超。進(jìn)一步對眼肌深度進(jìn)行測定，B超測定值顯著小于CT和屠宰實(shí)測值。CT較B超測定準(zhǔn)確性高的原因有兩方面，一是CT掃描過程中豬處于麻醉狀態(tài)，而B超測定時豬雖被保定了，但豬只易動；二是CT掃描后的圖像可以根據(jù)多平面重建圖像和三維圖像進(jìn)行準(zhǔn)確定位，B超測定過程中只能依靠測定員的熟練度進(jìn)行定位。此外，在測量眼肌面積時，CT測定與實(shí)測之間差異顯著，CT測定結(jié)果大于屠宰測定，其原因是屠宰實(shí)測不能直接計算不規(guī)則圖形面積，而是根據(jù)公式估算出的眼肌面積。

3.3 CT評估豬胴體直長與胴體斜長

胴體直長和胴體斜長與瘦肉率也呈正相關(guān)[26]。長期以來，對于胴體直長和胴體斜長的測定只能在屠宰后進(jìn)行，B超技術(shù)因其原理也無法進(jìn)行測量，所以目前尚未有活體評估種豬胴體直長和胴體斜長的相關(guān)報道。CT掃描技術(shù)的優(yōu)勢是可以利用二維橫斷面圖像三維重建生成3D圖像，進(jìn)而可以在三維上測定兩點(diǎn)之間的距離[27-28]。本研究中通過三維重建，使用測量工具測定了胴體直長和胴體斜長，發(fā)現(xiàn)CT與實(shí)測之間差異不顯著，CT可以準(zhǔn)確活體評估種豬胴體直長和胴體斜長。

3.4 胴體瘦肉率預(yù)測模型構(gòu)建

在動物育種實(shí)踐的CT研究中，最初以普通最小二乘法建立的多元線性回歸模型被用來估計豬體成分，但在獨(dú)立數(shù)據(jù)庫中測試這些方程時，出現(xiàn)了實(shí)質(zhì)的偏差，這是因?yàn)樽宰兞恐g存在高度多重共線性[29]。當(dāng)存在大量高度相關(guān)的預(yù)測變量（多重共線性）時，偏最小二乘回歸（PLS）是一種非常有用的統(tǒng)計技術(shù)，其嘗試提取有限數(shù)量的潛在因子，以盡可能多地解釋預(yù)測變量和響應(yīng)變量之間的協(xié)方差[30]。另外一方面，PLS的優(yōu)勢是可以應(yīng)用于小樣本數(shù)據(jù)的回歸模型建立。

背膘厚和眼肌面積與瘦肉率直接相關(guān)，而眼肌深度與眼肌面積相關(guān)且與瘦肉率有關(guān)，此外胴體長與瘦肉率也成正相關(guān)，因此，本試驗(yàn)選用CT所測的背膘厚、眼肌深度、眼肌面積、胴體直長和胴體斜長為自變量，屠宰實(shí)測瘦肉率為因變量建立了偏最小二乘回歸方程。預(yù)測均方根誤差（RMSEP）為0.1472，遠(yuǎn)小于標(biāo)準(zhǔn)1，同時決定系數(shù)（2）為0.983，表明胴體瘦肉率預(yù)測模型預(yù)測效果好。但是，當(dāng)測定樣本數(shù)據(jù)量較小時，決定系數(shù)（2）會偏大，今后需要加大測定樣本數(shù)量并優(yōu)化模型。

3.5 CT評估豬肌內(nèi)脂肪含量

在種豬的選育過程中，肉質(zhì)性狀也扮演著重要角色，尤其是肌內(nèi)脂肪含量這個關(guān)鍵指標(biāo)。肌內(nèi)脂肪是豬肉風(fēng)味物質(zhì)的重要前體物，其含量影響著其他肉質(zhì)性狀，包括嫩度、多汁性、肉色和系水力等[31]。因此，對肌內(nèi)脂肪含量的測定可以作為衡量肉品質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)，以此鑒別出種群中品質(zhì)優(yōu)良的遺傳個體。肌內(nèi)脂肪含量可以在屠宰后通過大理石花紋評分或經(jīng)索氏抽提法測定，然而這兩種方法不適用于活體評估，效率較低[32]。隨著B超技術(shù)的興起，應(yīng)用B超儀活體測定豬肌內(nèi)脂肪含量成為有力方法，促進(jìn)種豬肌內(nèi)脂肪性狀的選擇[33]。此外，國外畜牧工作者一直致力于研發(fā)精準(zhǔn)活體性能測定技術(shù)，逐漸發(fā)現(xiàn)相比于B超，計算機(jī)斷層掃描對種豬性狀測定更加準(zhǔn)確。

LAMBE等[8]用CT評估不同生長階段的活豬IMF，研究表明預(yù)測結(jié)果準(zhǔn)確。此外，CLELLAND等[34]評估活羊時發(fā)現(xiàn)，CT可以準(zhǔn)確測定活羊的肌內(nèi)脂肪含量。本研究也證實(shí)了這一結(jié)論，試驗(yàn)在CT掃描杜洛克種公豬后，選取具有代表性的背最長肌、臀中肌和半膜肌為分析對象，定位到對應(yīng)的圖像測定肌內(nèi)脂肪含量。對不同部位CT測定和屠宰測定IMF的相關(guān)分析發(fā)現(xiàn)，相關(guān)系數(shù)（）均大于0.75，呈強(qiáng)相關(guān)。進(jìn)一步通過一元線性回歸分析，結(jié)果顯示活體IMF測定和屠宰測定間存在極顯著的線性正相關(guān)，決定系數(shù)（2）均大于0.6。侯明俸等[35]和葉南偉等[36]通過B超預(yù)測豬肌內(nèi)脂肪，決定系數(shù)（2）分別為0.48和0.421。本研究中CT評估肌內(nèi)脂肪含量較B超準(zhǔn)確性有所提高，但不足之處是所選的體重與屠宰時差異較大，而豬脂肪的大量沉積是發(fā)生在生長育肥階段后期。

4 結(jié)論

運(yùn)用CT技術(shù)活體評估種公豬的胴體性狀和肉質(zhì)性狀，與屠宰實(shí)測相比較精準(zhǔn)性較高。在胴體性狀方面，CT測定的胴體組成，包括瘦肉率、脂肪率、骨率和皮率與實(shí)測相關(guān)系數(shù)均達(dá)0.85以上，呈強(qiáng)相關(guān)。此外，CT測定的背膘厚和眼肌深度較B超更準(zhǔn)確，并能夠?qū)崿F(xiàn)活體測定胴體直長和胴體斜長。在肉質(zhì)性狀方面，使用CT評估的背最長肌、臀中肌和半膜肌肌內(nèi)脂肪含量與實(shí)測相關(guān)系數(shù)均達(dá)0.7以上，呈強(qiáng)相關(guān)。因此，在種豬性能測定中可以利用計算機(jī)斷層掃描技術(shù)活體測定胴體與肉質(zhì)性狀，以此推進(jìn)表型組智能測定技術(shù)在育種基礎(chǔ)工作中的應(yīng)用，加快我國良種繁育體系建設(shè)。

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Estimation of Lean Percentage, Fat Percentage, and Intramuscular Fat Content of Boars by Computed Tomography

Laboratory of Animal Fat Deposition and Muscle Development/College of Animal Science and Technology, Northwest A&F University, Yangling 712100, Shaanxi

【Objective】 The aim of this study was to investigate the accuracy of computed tomography (CT) technology in theestimation of carcass and meat quality traits in boars, so as to achieve intelligent measurements of the phenome, and thus provide technical parameters for selection and feeding management of boars. 【Method】 In the present study, 40 Duroc boars of similar weight ((42.02±1.05) kg) and in good health were selected and starved for 24 h. After that, general anaesthesia was administered by intravenous injection of anaesthetic at the ear margins.The boars were placed on the CT scanning bed in the prone position of the head, front and tail, and the original image sequences were obtained by 16-slice spiral CT scanning. The images were then subjected to thin layer reconstruction with denoising, multi-planar reconstruction, and segmentation by image processing techniques in order to quantitatively analyze the images, and combined with B-ultrasoundmeasurement and slaughter measurement to evaluate the carcass traits of boars, such as carcass composition, backfat thickness, eye muscle depth, eye muscle area, carcass straight length, and carcass sloping length. A prediction model for carcass leanness of breeding boars was constructed using partial least squares regression analysis with slaughter-measured leanness as the dependent variable and CT-measured backfat thickness, eye muscle depth, eye muscle area, carcass straight length, and carcass sloping length as the independent variables. The Soxhlet extraction method was used to determine the content of intramuscular fat (IMF) in the longissimus thoracis, gluteal medius, and semimembranosussamples, and then the correlation analysis was performed with the intramuscular fat content in the corresponding parts of the CTassessment.【Result】When analyzing the correlation between CTevaluation and slaughter determination of lean percentage, fat percentage, bone percentage, and skin percentage, it was found that the correlation coefficient () between the two parameters was above 0.85, showing a strong correlation (＜0.01); subsequently, after a one-variable linear regression analysis, the coefficient of determination (2) was 0.832, 0.820, 0.800, and 0.740, respectively. In addition, there was no significant difference (＞0.05) between CT and slaughter measurements of backfat thickness, eye muscle depth, carcass straight length, and carcass sloping length. When measuring backfat thickness at the thoracolumbar junction (P2 point), the difference between B-ultrasound and slaughter measurements was significant (＜0.05), while the difference between CTassessment and slaughter measurements was not significant (＞0.05).In a regression model using partial least squares to predict the carcass lean percentage of boars, the root mean square error of prediction (RMSEP) and2were 0.1472 and 0.934, respectively. Furthermore, the content of intramuscular fat was measured by CT, and CT estimation and slaughter measurements of the longissimus thoracis, gluteus medius, and semimembranosus were strongly correlated (＜0.01), with correlation coefficients () of 0.837, 0.815, and 0.786, respectively.One-variable linear regression analysis revealed a highly significant positive linear correlation (＜0.01) betweenCT assessment and post-slaughter measured intramuscular fat content.【Conclusion】CT technology allowed accuratedetermination of carcass traits, such as lean percentage, fat percentage, bone percentage, backfat thickness, and eye muscle depth, as well as intramuscular fat content of meat quality indicators, which provided a technical support for the continuous improvement of breeding performance and thus more accurate selection of relevant traits.

computed tomography; boars;estimation; carcass traits; meat quality traits

2021-05-21；

2023-03-16

國家重點(diǎn)研發(fā)計劃（2021YFF1000602，2017YFD0502002）、陜西省重點(diǎn)研發(fā)計劃（2022ZDLNY01-04，2018ZDXL-NY-02-03）

任志強(qiáng)，E-mail：rzq0220@gmail.com。通信作者龐衛(wèi)軍，E-mail：pwj1226@nwsuaf.edu.cn

10.3864/j.issn.0578-1752.2023.09.014

（責(zé)任編輯 林鑒非）